JP2001047161A - 金属管の拡管方法および拡管工具 - Google Patents
金属管の拡管方法および拡管工具Info
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/10—Setting of casings, screens, liners or the like in wells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属管（１）の内部に砲弾型の拡管工具
（２）を入れ、後方から液体（９）の圧力をかけ、前進
させることにより管の内径を拡大することからなる拡管
技術において、数百ｍまたはそれ以上に及ぶ長さの金属
管の拡管を可能にするこ方法および拡管工具を提供する
こと。 【解決手段】 後部に潤滑剤のタンク（３）を有し、こ
の潤滑剤タンクの底から延びて前部のテーパ面に開口す
る潤滑剤の導管（４）を設けるとともに、流体の圧力を
受けて潤滑剤タンク内の潤滑剤に伝える圧力伝達手段
（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を設けた拡管工具を使用し、拡管
を受ける直前の管内壁部分に潤滑剤（８）を連続的かつ
均一に供給しつつ拡管工具（２）を前進させる。
（２）を入れ、後方から液体（９）の圧力をかけ、前進
させることにより管の内径を拡大することからなる拡管
技術において、数百ｍまたはそれ以上に及ぶ長さの金属
管の拡管を可能にするこ方法および拡管工具を提供する
こと。 【解決手段】 後部に潤滑剤のタンク（３）を有し、こ
の潤滑剤タンクの底から延びて前部のテーパ面に開口す
る潤滑剤の導管（４）を設けるとともに、流体の圧力を
受けて潤滑剤タンク内の潤滑剤に伝える圧力伝達手段
（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）を設けた拡管工具を使用し、拡管
を受ける直前の管内壁部分に潤滑剤（８）を連続的かつ
均一に供給しつつ拡管工具（２）を前進させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の拡管方法
およびそれに使用する拡管工具に関する。本発明の技術
は、とくに油井・ガス井で用いるケーシングチューブ、
プロダクションチューブ、コイルドチューブなどの拡管
に適用したとき、その意義が大きい。
およびそれに使用する拡管工具に関する。本発明の技術
は、とくに油井・ガス井で用いるケーシングチューブ、
プロダクションチューブ、コイルドチューブなどの拡管
に適用したとき、その意義が大きい。
【０００２】
【従来の技術】金属管の直径を拡大する手法として、図
１に示すように、金属管（１）の内径よりも若干大きな
外径を有する拡管工具（２）を管内に挿入し、金属管内
を連続的に移動させながらその内径を広げてゆく作業が
行われている。この拡管方法を実施できる金属管の長さ
は、おおよそ２０ｍ止まりである。
１に示すように、金属管（１）の内径よりも若干大きな
外径を有する拡管工具（２）を管内に挿入し、金属管内
を連続的に移動させながらその内径を広げてゆく作業が
行われている。この拡管方法を実施できる金属管の長さ
は、おおよそ２０ｍ止まりである。
【０００３】この作業を行なうにあたっては、管壁と工
具との間の摩擦を低減して工具の移動を助けるため、通
常、管内壁に潤滑剤（８）を適用しておく必要がある。
潤滑剤には、管壁と工具との間に生じる面圧の程度によ
り、常用の潤滑油やグリースを用いることもあるし、二
硫化モリブデンなどの個体潤滑剤を、たとえばグリース
などと混合して用いることもある。拡管工具を押しやる
には、管を密閉して密閉空間に液体（９）、とくに水を
ポンプで圧入すればよい。
具との間の摩擦を低減して工具の移動を助けるため、通
常、管内壁に潤滑剤（８）を適用しておく必要がある。
潤滑剤には、管壁と工具との間に生じる面圧の程度によ
り、常用の潤滑油やグリースを用いることもあるし、二
硫化モリブデンなどの個体潤滑剤を、たとえばグリース
などと混合して用いることもある。拡管工具を押しやる
には、管を密閉して密閉空間に液体（９）、とくに水を
ポンプで圧入すればよい。
【０００４】ところが、金属管が多数接続されて長尺な
ものになっている場合は、管内に潤滑剤を全長にわたり
均一に適用することは、著しく困難である。たとえば、
油井やガス井で用いるために設けた、長さ数百ｍに及ぶ
ケーシングチューブを地下で拡管することができればき
わめて好都合であるが、長い管内に潤滑剤を塗布するこ
とは不可能であり、拡管も実際上できなかった。
ものになっている場合は、管内に潤滑剤を全長にわたり
均一に適用することは、著しく困難である。たとえば、
油井やガス井で用いるために設けた、長さ数百ｍに及ぶ
ケーシングチューブを地下で拡管することができればき
わめて好都合であるが、長い管内に潤滑剤を塗布するこ
とは不可能であり、拡管も実際上できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長い
金属管の内壁および拡管工具の表面に連続的に均一に適
用しつつ拡管を実施し、それによって数百ｍまたはそれ
以上に及ぶ長さの金属管の拡管を可能にすることにあ
る。
金属管の内壁および拡管工具の表面に連続的に均一に適
用しつつ拡管を実施し、それによって数百ｍまたはそれ
以上に及ぶ長さの金属管の拡管を可能にすることにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の金属管の拡管方法は、図２に示すように、金属管
（１）の内部に、砲弾型の拡管工具（２）を入れて後方
から流体（９）の圧力をかけ、前進させることにより管
の内径を拡大することからなる拡管方法において、拡管
を受ける直前の管内壁部分に、拡管工具（２）を通して
潤滑剤（８）を供給しつつ拡管工具（２）を前進させる
ことを特徴とする。
発明の金属管の拡管方法は、図２に示すように、金属管
（１）の内部に、砲弾型の拡管工具（２）を入れて後方
から流体（９）の圧力をかけ、前進させることにより管
の内径を拡大することからなる拡管方法において、拡管
を受ける直前の管内壁部分に、拡管工具（２）を通して
潤滑剤（８）を供給しつつ拡管工具（２）を前進させる
ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施形態】潤滑剤としては、前述のように、常
用の潤滑油やグリースから、管を形成する金属の加工
性、肉厚をはじめとする寸法、拡管率などの操業条件を
考慮して、適切なものを選択使用すればよい。グリース
に二硫化モリブデン粉末を混合して得たものを使用すれ
ば、高い面圧に耐えて拡管を進めることができる。ここ
で、「拡管率」は、 （拡管後の内径−拡管前の内径）／（拡管前の内径）×
１００（％） として定義される。
用の潤滑油やグリースから、管を形成する金属の加工
性、肉厚をはじめとする寸法、拡管率などの操業条件を
考慮して、適切なものを選択使用すればよい。グリース
に二硫化モリブデン粉末を混合して得たものを使用すれ
ば、高い面圧に耐えて拡管を進めることができる。ここ
で、「拡管率」は、 （拡管後の内径−拡管前の内径）／（拡管前の内径）×
１００（％） として定義される。
【０００８】上記の拡管方法を実施する本発明の金属管
の拡管工具は、図２に一例を示すように、金属管（１）
の内部に圧入し後方から液体（９）の圧力をかけて管内
を前進させることにより管の内径を拡大する砲弾型の拡
管工具（２）において、後部に潤滑剤（８）のタンク
（３）を有し、このタンクの底から延びて前部のテーパ
面に開口する潤滑剤の導管（４）を設けるとともに、流
体の圧力を受けてタンク内の潤滑剤に伝える手段を設
け、拡管工具（２）の前進に伴って潤滑剤（８）を拡管
すべき管（２）の内壁に供給するように構成したことを
特徴とする。
の拡管工具は、図２に一例を示すように、金属管（１）
の内部に圧入し後方から液体（９）の圧力をかけて管内
を前進させることにより管の内径を拡大する砲弾型の拡
管工具（２）において、後部に潤滑剤（８）のタンク
（３）を有し、このタンクの底から延びて前部のテーパ
面に開口する潤滑剤の導管（４）を設けるとともに、流
体の圧力を受けてタンク内の潤滑剤に伝える手段を設
け、拡管工具（２）の前進に伴って潤滑剤（８）を拡管
すべき管（２）の内壁に供給するように構成したことを
特徴とする。
【０００９】潤滑剤の導管（４）が開口するノズル（４
１）の拡管工具（２）のテーパ面上の位置は、図２に示
したような、金属管と拡管工具とが接触する直前のあた
りが適切であって、この位置において潤滑剤が吐出され
ることにより、金属管の内壁への潤滑剤の確実な適用が
可能になり、拡管作業の円滑さが保証される。
１）の拡管工具（２）のテーパ面上の位置は、図２に示
したような、金属管と拡管工具とが接触する直前のあた
りが適切であって、この位置において潤滑剤が吐出され
ることにより、金属管の内壁への潤滑剤の確実な適用が
可能になり、拡管作業の円滑さが保証される。
【００１０】流体の圧力を受けてタンク内の潤滑剤に伝
える圧力伝達手段の一例は、図２に示したような、タン
クの圧力流体に接する面に設けた、落とし蓋形状を有
し、その周縁から立ち上がる円筒状の部分（５１）がタ
ンク内壁に密着して上下することのできる有底筒状体
（５Ａ）である。製作および使用の容易さの点で、この
手段はとくに好適である。
える圧力伝達手段の一例は、図２に示したような、タン
クの圧力流体に接する面に設けた、落とし蓋形状を有
し、その周縁から立ち上がる円筒状の部分（５１）がタ
ンク内壁に密着して上下することのできる有底筒状体
（５Ａ）である。製作および使用の容易さの点で、この
手段はとくに好適である。
【００１１】圧力伝達手段の別の例は、上記した板の円
筒状の部分を、図３に示すように、板の周縁に設けたシ
ール（５２）に替えた板（５Ｂ）である。この構造を採
用するときは、板が傾かないように、適宜のガイド手段
を設けるとよい。
筒状の部分を、図３に示すように、板の周縁に設けたシ
ール（５２）に替えた板（５Ｂ）である。この構造を採
用するときは、板が傾かないように、適宜のガイド手段
を設けるとよい。
【００１２】さらに別の例は、圧力伝達手段として、図
４に示したような、タンクの圧力流体に接する面を覆う
ドーム型のダイアフラム（５Ｃ）を使用するものであ
る。このダイアフラムは、ゴム、プラスチックなどで製
造することができる。
４に示したような、タンクの圧力流体に接する面を覆う
ドーム型のダイアフラム（５Ｃ）を使用するものであ
る。このダイアフラムは、ゴム、プラスチックなどで製
造することができる。
【００１３】本発明の拡管工具の変更態様は、図５に示
すような、工具の後方に開口して軸方向に延びる水の導
管（６）を設け、その先端を、潤滑剤導管の開口部より
前方に位置し拡管すべき管の内壁に向かって洗浄水を噴
射するためのノズル（６１）として開口させたものであ
る。この態様によれば、拡管に先だって管内壁を清浄に
することができるから、異物が付着していた場合に拡管
工具の進行に伴って生じるキズを、未然に防ぐことがで
きる。
すような、工具の後方に開口して軸方向に延びる水の導
管（６）を設け、その先端を、潤滑剤導管の開口部より
前方に位置し拡管すべき管の内壁に向かって洗浄水を噴
射するためのノズル（６１）として開口させたものであ
る。この態様によれば、拡管に先だって管内壁を清浄に
することができるから、異物が付着していた場合に拡管
工具の進行に伴って生じるキズを、未然に防ぐことがで
きる。
【００１４】
【実施例】高圧配管用炭素鋼管「ＳＴＳ４１０」（ＪＩ
ＳＧ３４５５，外径１３９．８ｍｍ、肉厚６．６ｍｍ、
長さ６ｍ）を２０本、アーク溶接によりつなぎ合わせ
て、全長１２０ｍとしたものを、５本用意した。これら
の長尺の鋼管を、それぞれ図１ないし図５に示した構造
の拡管工具（いずれも拡管率が２０％となるように設計
・製作したもの）を使用して拡管した。
ＳＧ３４５５，外径１３９．８ｍｍ、肉厚６．６ｍｍ、
長さ６ｍ）を２０本、アーク溶接によりつなぎ合わせ
て、全長１２０ｍとしたものを、５本用意した。これら
の長尺の鋼管を、それぞれ図１ないし図５に示した構造
の拡管工具（いずれも拡管率が２０％となるように設計
・製作したもの）を使用して拡管した。
【００１５】潤滑剤としては、グリースに二硫化モリブ
デン粉末を、混合物の６５重量％を占めるように混練し
たものを使用した。拡管工具の表面にも、同じ潤滑剤を
塗布した。比較のため、従来技術（図１の拡管工具）に
よる実験も行なった。この場合は、溶接に先立って、各
鋼管の内面に両端から５００ｍｍの長さを残して潤滑剤
を塗布しておいた。
デン粉末を、混合物の６５重量％を占めるように混練し
たものを使用した。拡管工具の表面にも、同じ潤滑剤を
塗布した。比較のため、従来技術（図１の拡管工具）に
よる実験も行なった。この場合は、溶接に先立って、各
鋼管の内面に両端から５００ｍｍの長さを残して潤滑剤
を塗布しておいた。
【００１６】上記の長尺鋼管を固定し、その一端に拡管
工具を油圧ピストンで押し込んでから密閉し、密閉空間
にポンプで水を圧入することにより拡管工具を前進さ
せ、拡管を行なった。その間、ポンプで圧入した水の圧
力を測定した。比較例は、拡管の途中で工具が停止した
が、なお水の圧力を高めていったところ、溶接箇所の手
前の母材部分で破断してしまった。
工具を油圧ピストンで押し込んでから密閉し、密閉空間
にポンプで水を圧入することにより拡管工具を前進さ
せ、拡管を行なった。その間、ポンプで圧入した水の圧
力を測定した。比較例は、拡管の途中で工具が停止した
が、なお水の圧力を高めていったところ、溶接箇所の手
前の母材部分で破断してしまった。
【００１７】拡管後、溶接部分の中程で切断し、長さが
６ｍの管１９本に分けた。アムスラ式万能試験機（２０
０トン）にかけて引張試験を行ない、破断が生じる箇所
が溶接部であるか母材であるかを調べた。その結果を、
水の圧力とともに、下の表にまとめて示す。
６ｍの管１９本に分けた。アムスラ式万能試験機（２０
０トン）にかけて引張試験を行ない、破断が生じる箇所
が溶接部であるか母材であるかを調べた。その結果を、
水の圧力とともに、下の表にまとめて示す。
【００１８】 拡管工具 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 水の圧力 最大値 ５００ ３００ ３２０ ２９０ ２５０ (kg/cm2) 平均値 ２８０ ２３０ ２３０ ２３０ ２１０ 母材破断比率 − 19／19 19／19 19／19 19／19
【００１９】
【発明の効果】本発明により、従来は著しく困難ないし
不可能であった長尺の金属管を連続的に拡管する作業
が、円滑に実施できるようになった。従って本発明は、
敷設後の拡管により管径を増大することがとくに望まれ
る分野、たとえば前記した油井・ガス井で用いる各種チ
ューブの拡管に適用したとき、その意義が大きい。その
ほか、石油精製、石油化学、ガス事業、各種化学工業あ
るいはパイプラインなど多くの分野に本発明を適用して
有意義である。
不可能であった長尺の金属管を連続的に拡管する作業
が、円滑に実施できるようになった。従って本発明は、
敷設後の拡管により管径を増大することがとくに望まれ
る分野、たとえば前記した油井・ガス井で用いる各種チ
ューブの拡管に適用したとき、その意義が大きい。その
ほか、石油精製、石油化学、ガス事業、各種化学工業あ
るいはパイプラインなど多くの分野に本発明を適用して
有意義である。
【図１】 従来技術による金属管の拡管作業を示す、管
と拡管工具との縦断面図。
と拡管工具との縦断面図。
【図２】 本発明による金属管の拡管作業の一例を示
す、図１に対応する管と拡管工具との縦断面図。
す、図１に対応する管と拡管工具との縦断面図。
【図３】 本発明による拡管工具の別の例を示す、図２
と同様の縦断面図。
と同様の縦断面図。
【図４】 本発明による拡管工具のさらに別の例を示
す、図２と同様の縦断面図。
す、図２と同様の縦断面図。
【図５】 本発明による拡管工具のなおも別の例を示
す、図２と同様の縦断面図。
す、図２と同様の縦断面図。
１ 金属管 ２ 拡管工具 ３ 潤滑剤のタンク ４ 潤滑剤の導管 ４１ 潤滑剤
のノズル ５Ａ 有底筒状体（圧力伝達手段） ５１ 円筒状
の部分 ５Ｂ 平板（圧力伝達手段） ５２ シール ５Ｃ ダイアフラム（圧力伝達手段） ６ 洗浄水の導管 ６１ 洗浄水
のノズル ８ 潤滑剤 ９ 液体
のノズル ５Ａ 有底筒状体（圧力伝達手段） ５１ 円筒状
の部分 ５Ｂ 平板（圧力伝達手段） ５２ シール ５Ｃ ダイアフラム（圧力伝達手段） ６ 洗浄水の導管 ６１ 洗浄水
のノズル ８ 潤滑剤 ９ 液体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 繁幸 愛知県名古屋市南区天白町３−９−111 (72)発明者 山田 龍三 愛知県知多市大草四方田48番地の１
Claims (7)
- 【請求項１】 金属管の内部に砲弾型の拡管工具を入
れ、後方から流体の圧力をかけて前進させることにより
管の内径を拡大することからなる拡管方法において、拡
管を受ける直前の管内壁部分に、拡管工具を通して潤滑
剤を供給しつつ拡管工具を前進させることを特徴とする
金属管の拡管方法。 - 【請求項２】 グリースに二硫化モリブデン粉末を混合
して得た潤滑剤を使用して実施する請求項１の拡管方
法。 - 【請求項３】 金属管（１）の内部に圧入し後方から流
体の圧力をかけて管内を前進させることにより管の内径
を拡大する砲弾型の拡管工具（２）において、後部に潤
滑剤（８）のタンクを有し、この潤滑剤タンクの底から
延びて前部のテーパ面に開口する潤滑剤の導管（４）を
設けるとともに、流体の圧力を受けてそれを潤滑剤タン
ク内の潤滑剤に伝える圧力伝達手段（５Ａ，５Ｂ，５
Ｃ）を設け、拡管工具の前進に伴って、流体圧力により
拡管すべき管の内壁に潤滑剤を供給するように構成した
ことを特徴とする金属管の拡管工具。 - 【請求項４】 圧力伝達手段が、潤滑剤タンクの圧力流
体に接する面に設けた、潤滑剤タンクの壁への密着を保
って潤滑剤タンク内を上下することのできる有底円筒状
体（５Ａ）である請求項３の拡管工具。 - 【請求項５】 圧力伝達手段が、潤滑剤タンクの圧力流
体に接する面に設けた、周縁にシールリングを有し、潤
滑剤タンクの壁への密着を保って潤滑剤タンク内を上下
することのできる板（６）である請求項３の拡管工具。 - 【請求項６】 圧力伝達手段が、潤滑剤タンク内の潤滑
剤が圧力流体に接する面を覆う、ドーム型のダイアフラ
ム（７）である請求項３の拡管工具。 - 【請求項７】 拡管工具（２）に、その後方に開口して
軸方向に延びる水の導管（６）を設け、その先端を、潤
滑剤導管の開口部より前方に位置するノズル（６１）と
して開口させてなり、圧力流体（９）としての水の使用
に伴って、拡管すべき管の内壁に向かって洗浄水を噴射
するように構成した請求項３の拡管工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11228876A JP2001047161A (ja) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | 金属管の拡管方法および拡管工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-08-12 JP JP11228876A patent/JP2001047161A/ja active Pending
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